锌电积用栅栏型铝基阳极的性能研究

发布时间：2020-05-29 19:59

【摘要】：栅栏型铝基铅银阳极作为一种具有较大优势的新型阳极逐渐被广泛应用在锌电积工业中。在工业生产中,阳极的冷却方式常常采用水冷却,并且随着阳极的不断腐蚀,铝基会裸露出来被腐蚀进而以离子的形式进入电积液中,为了研究冷却方式对阳极的影响以及铝离子的浓度对锌电积过程的影响,本文采用电化学方法,扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)以及基于Comsol计算机模拟的方式在工业生产条件下(50g/L Zn2+,150g/L H2SO4,500 A/m2,35℃)对其进行了研究,得到以下结果:(1)采用冰冷却、水冷却以及空冷却三种不同的冷却方式对Al/Pb-0.2%Ag以及Al/Pb-0.75%Ag合金进行冷却,结果表明,冰水冷却下的Al/Pb-0.25%Ag表现出了最大的硬度(31.432 Hv)同时最低的断后延伸率(38.67%),通过电化学测试表明该冷却方式下的Al/Pb-0.2%Ag阳极呈现出了最差的耐腐蚀性,空冷却方式下的合金与之相反,水冷却方式下的Al/Pb-0.2%Ag阳极的性能处于两者之间。与水冷却下的Al/Pb-0.2%Ag合金相比,相同冷却方式的Al/Pb-0.75%Ag合金表现出了较好的机械性能以及电化学性能。(2)栅栏型铝基阳极的性能随着铝离子浓度的改变变化不大,铝离子对电积液参数以及阴极沉积锌影响较大。随着铝离子浓度的升高,阳极的表观交换电流密度主要呈现出略微的较小,阳极表面氧化膜的α-PbO2(211)峰值主要呈现出略微较小的趋势,阳极表面都呈现出疏松的微观结果,且在高铝离子浓度下氧化膜的孔洞较多;电积液的密度以及黏度呈现出逐渐增大的趋势,电导率呈现出逐渐降低的趋势;电流效率呈现出降低的趋势。与Al/Pb-0.2%Ag合金相比,Al/Pb-0.75%Ag表现出来的电化学性能要好一些,电流效率比前者要低一点。(3)基于Comsol Multiphysics分别对栅栏型铝基阳极以及压扁条状铝基阳极进行建模模拟锌电积过程中电解液锌离子浓度、电流密度、阳极电力线的分布以及阴极沉积锌的情况。结果表明,电积液中锌离子的浓度可以维持在一个较稳定的范围内;改变阳极板的形状,对电极的边缘效应以及电流密度分布有较大的影响,压扁条状阳极的边缘效应要小一些,电流密度分布也更均匀一些;模拟的阴极锌沉积厚度分布于实验测得的数据具有较高的拟合度。
【图文】：

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图２－１阳极实验试样示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｅｓｔ邋ａ打ｏｄｅ邋ｓａｍｐｌｅ逡逑

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昆明理王大学硕±学位论文逡逑状和棒状阳极进行建模，溶液成份和实验中一致。实验装置如图２－２所示，，电化逡逑学工作站示意图如２－３所示。模型的网格划分图分别如图２－４所示，不同模型的逡逑阳极形状不同，其它参数一致。逡逑枝辕，芽；．．乐．家．逡逑sD渡逦Ｉ逡逑Ｉ逦＾逦＇＇邋施巧邋ＭＳ－逦Ｉ逦Ｉ逡逑雌ｉ＇４ｉ．ｋ邋．．逦的逡逑＾邋寺邋３邋膨邋］ｍｍｍＭＭ逦ｊ逡逑、
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF813

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